JP2019181731A - 複合積層板 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であり、良好な曲げ剛性を有し、複雑な工程や特別な金型を要せずに、密着性の良いかしめ継ぎ手を得ること、及び負角成形を行うことが可能な複合積層板を提供する。【解決手段】接着層を介して樹脂層を金属層で挟んだ構造を含み、前記接着層は、１００℃以上２２５℃未満の融点を有し、前記樹脂層は、前記接着層の融点よりも高い融点を有し、前記金属層の線膨張係数ηｆに対する前記樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは３以上であり、全体の板厚が０．８ｍｍ以上である、複合積層板。【選択図】図１

Description

本開示は、複合積層板に関し、特に、密着曲げ性に優れ、または、負角成形が可能な複合積層板に関する。

一般に、自動車の外板として、鋼板が用いられ、また、軽量化を目的としてアルミニウム板も用いられている（特許文献１）。

また、鋼板やアルミニウム板を自動車の外板として用いるためには、密着性の良いかしめ継ぎ手を得る必要がある（特許文献２）。

特開２００８−１０１２３９号公報 特開２００５−２８３６８号公報

しかしながら、軽量化のために鋼板やアルミニウム板の板厚を薄くすると、曲げ剛性（張り剛性）が低下して高級感が得られない。面外方向への曲げを受ける場合の曲げ剛性は、素材の弾性係数と形状の断面２次モーメントＩの積で表わされる。弾性係数は素材固有の値であり、断面２次モーメントＩは以下の式：
Ｉ＝ｂ×ｔ^３／１２
（式中、ｂは幅であり、ｔは板厚である）
で表され、板厚の３乗に比例する。

また、ヘミング加工によって密着性の良いかしめ継ぎ手を得るため、または負角成形を行うためには、複雑な工程や特別な金型を必要とし、コストが高くなる問題もある。

本開示の要旨は、以下のとおりである。
（１）本開示の複合積層板は、接着層を介して樹脂層を金属層で挟んだ構造を含み、
前記接着層は、１００℃以上２２５℃未満の融点を有し、
前記樹脂層は、前記接着層の融点よりも高い融点を有し、
前記金属層の線膨張係数ηｆに対する前記樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは３以上であり、
全体の板厚は、０．８ｍｍ以上である。
（２）上記（１）に記載の複合積層板において、前記金属層の合計厚みに対する前記樹脂層の合計厚みの比率が１．００より大きい。
（３）上記（１）または（２）に記載の複合積層板は、金属層／接着層／樹脂層／接着層／金属層の５層構造を有する。

本開示の複合積層板によれば、軽量化を図ることができるので、全体の板厚を大きくして良好な曲げ剛性を得つつ、複雑な工程や特別な金型を要せずに、密着性の良いかしめ継ぎ手を得ること、及び負角成形を行うことができる。

図１は、５層構造を有する複合積層板の断面模式図である。 図２は、内板を配置して外板の複合積層板をヘミング加工したときの断面模式図である。 図３は、図２のヘミング加工した複合積層板を、熱処理及び冷却処理したときの断面模式図である。 図４は、従来のハット形鋼（Ａ）及び（Ｃ）、並びに本開示の複合積層板を用いて得られた負角構造体（Ｂ）の断面形状、断面二次モーメント、占有面積（体積）、及び部材剛性の断面効率の比較を示す。 図５は、曲げ剛性を評価する方法を説明する断面模式図である。 図６は、ヘミング加工された複合積層体を側面から見た外観写真である。 図７は、ヘミング加工された複合積層体を側面から見た外観写真である。 図８は、ヘミング加工された金属板を側面から見た外観写真である。 図９は、プレス曲げによるヘミング加工を説明する模式図である。 図１０は、ローラーヘムによるヘミング加工を説明する模式図である。 図１１は、熱処理及び室温への冷却処理後の複合積層板を側面から見た外観写真である。 図１２は、ヘミング加工後に熱処理及び冷却処理が施された複合積層板を側面から見た外観写真である。 図１３は、ヘミング加工後に熱処理及び冷却処理が施された複合積層板を側面から見た外観写真である。 図１４は、シミュレーション解析モデルである。 図１５は、シミュレーション結果である。 図１６は、シミュレーション結果である。 図１７は、曲げ内側の解析モデルである。 図１８は、曲げ外側の解析モデルである。 図１９は、図１７のモデルについて、熱収縮の解析を行って得られた変位量を表すコンター図である。 図２０は、図１８のモデルについて、熱収縮の解析を行って得られた変位量を表すコンター図である。 図２１は、金属層の線膨張係数ηｆに対する樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆによる曲げ内Ｒの閉じ角度を表すグラフである。 図２２は、曲げ剛性を表すグラフである。

本開示の複合積層板は、接着層を介して樹脂層を金属板で挟んだ構造を含む。複合積層板に含まれる層数は特に限定されるものではなく、接着層を介して樹脂層を金属板で挟んだ構造を含む限り、複合積層板は所望の構成を有することができる。例えば、図１の断面模式図に示すように、複合積層板１００は、金属層１０／接着層３０／樹脂層２０／接着層３０／金属層１０の５層構造を有してもよく、この５層構造に金属層、接着層、及び樹脂層のうち少なくとも１層をさらに加えた構造を有してもよく、あるいは、線材を用いて網状に形成した網状の線材層をさらに含んでもよい。例えば、複合積層板は、金属層／接着層／網状の線材層／樹脂層／網状の線材層／接着層／金属層の７層構造を有してもよい。複合積層板は、好ましくは、金属層／接着層／樹脂層／接着／金属層の５層構造を有する。

本開示の複合積層板によれば、曲げ加工後に、熱処理及び冷却処理を行うことにより、ヘミング加工やハット形鋼の成形における曲げ加工で形成した内側曲げ角度（以下、曲げ角度という）をさらに小さくすることができるので、複雑な工程や特別な金型を要せずに、内板と外板との間の密着性を向上したかしめ継ぎ手、または負角構造体を得ることができる。

複合積層板の全体の板厚は、０．８ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．２ｍｍ以上、さらに好ましくは１．４ｍｍ以上である。複合積層板が上記範囲の板厚を有することにより、曲げ剛性を確保して外板の高級感を高めることができる。

複合積層板が備える金属層の合計厚みは、好ましくは０．０３〜０．４０ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．２０ｍｍ、さらに好ましくは０．０７〜０．１５ｍｍである。

複合積層板が備える樹脂層の合計厚みは、好ましくは０．０６〜０．８０ｍｍ、より好ましくは０．１０〜０．５０ｍｍ、さらに好ましくは０．１４〜０．３０ｍｍである。

金属層及び樹脂層が上記範囲の厚みを有することにより、複合積層板の軽量化及び曲げ剛性をより向上することができる。

複合積層板が備える樹脂層の合計厚み／複合積層板が備える金属層の合計厚みの比率は、好ましくは１．００より大きく６．００以下、より好ましくは１．５０以上５．５０以下、さらに好ましくは１．７５以上５．００以下、さらにより好ましくは２．００以上４．００以下である。

金属層及び樹脂層が、上記樹脂層の厚み／金属層の厚みの比率を有することにより、複合積層板のさらなる軽量化及び曲げ剛性のさらなる向上を図ることができ、より優れた密着性を有するかしめ継ぎ手を得ること、及びより容易に負角成形を行うことが可能となる。

接着層は接着剤で構成され、接着剤は、１００℃以上２２５℃未満の融点を有する。接着剤は、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１７０℃以下、さらに好ましくは１６０℃以下の融点を有する。

接着剤は、好ましくは、熱圧着型変性ポリプロピレン接着剤、熱可塑性樹脂系接着剤、エラストマー系接着剤、及び無機系接着剤のうち少なくとも１つである。熱圧着型変性ポリプロピレン接着剤は、約１６０℃〜１７０℃の融点を有し得る。

一般に、自動車の外板を作製する際、外板に接するように外板の端部に沿って内板を配置し、外板が内側に配置される内板に密着するように外板にヘミング加工が行われ、かしめ継ぎ手を形成して外板を内板に密着させる。さらに、かしめ継ぎ手を有する外板に、１００〜２２５℃、特に１７０〜１８０℃で２０〜３０分間、焼付け塗装処理（ＢＨ処理）が行われる。

本開示の複合積層板においては、接着層の接着剤が上記範囲の融点を有することにより、加熱を伴うＢＨ処理工程で、接着剤の流動性を高めて、ヘミング加工の際に金属層と樹脂層との間に発生した応力を緩和し、その後の冷却過程で、外力無しに、ヘミング加工で形成した曲げ角度をさらに閉じることができるので、良好な密着性を有するかしめ継ぎ手を得ることができる。本開示の複合積層板には、ＢＨ処理工程に代えてまたは加えて、単なる熱処理を行ってもよい。ＢＨ処理工程または熱処理における温度は、好ましくは、接着剤の（融点−２０℃）以上、且つ樹脂層の融点未満である。ＢＨ処理工程または熱処理における温度の下限は、より好ましくは接着剤の融点以上、さらに好ましくは接着剤の融点よりも高い。プレス加工を行う場合またはフランジ加工を行う場合にも、好ましくは、熱処理として同様のＢＨ処理を行う。

樹脂層は樹脂で構成される。樹脂層の樹脂は、接着層の接着剤の融点よりも高い融点、好ましくは接着層の接着剤の融点より２０℃以上高い融点を有する。樹脂層の樹脂は、好ましくは熱可塑性である。樹脂層の樹脂は、好ましくは２２５℃超、より好ましくは２５０℃以上、さらに好ましくは２７０℃以上、さらにより好ましくは２９０℃以上の融点を有する。樹脂層の樹脂が、上記範囲の融点を有することにより、熱処理において樹脂層が溶融することを防止することができる。

樹脂層の樹脂は、好ましくは、ポリアミド６（ＰＡ６）、アセチルセルロース、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、及びポリアミドイミドのうち少なくとも１つである。ポリアミド６（ＰＡ６）は約２２５℃の融点、アセチルセルロースは約２３０℃の融点、ポリブチレンテレフタレートは約２４５℃の融点、ポリアミド６６（ＰＡ６６）は約２６５℃の融点、ポリエチレンテレフタレートは約２５５℃の融点、ポリフェニレンスルファイドは約２９０℃の融点、ポリアミドイミドは約３００℃の融点を有し得る。

図２に、内板４０を配置して外板の複合積層板１００をヘミング加工したときの断面模式図を示す。図３に、図２のヘミング加工した複合積層板１００を、上記所定の温度で熱処理し、次いで１００℃未満に冷却処理したときの断面模式図を示す。図２に示すように、ヘミング加工後はスプリングバックが起こるため、複合積層板のかしめ継ぎ手の曲げ角度が開いて、外板と内板との密着性が低下する。本開示の複合積層板によれば、ヘミング加工後に熱処理及び冷却処理を行うことにより、図３に示すように、かしめ継ぎ手の曲げ角度が閉じるために、密着性の高いかしめ継ぎ手を得ることができる。

理論に束縛されるものではないが、曲げ角度が閉じる理由は以下のように考えられる。本開示の複合積層板から得られたかしめ継ぎ手またはハット形構造体の熱処理過程で、金属層と樹脂層との間の線膨張係数差に起因する熱歪みが発生する。ここで、接着剤の（融点−２０℃）以上の温度で熱処理すると、接着剤が軟化または溶融するため、金属層と樹脂層との間の接着力が低下して金属層と樹脂層との間でずれが生じ、金属層と樹脂層との線膨張差に起因する熱歪みが緩和する。熱処理をした後、１００℃未満までの冷却過程で、金属層と樹脂層との間で硬化または再接着が生じ、金属層及び樹脂層は収縮し、線膨張係数差により金属層と樹脂層との間にせん断応力が発生して、曲げ角度が閉じる方向に変形すると考えられる。

１００℃未満では金属層と樹脂層との層間は固定され、熱処理の際に接着剤が軟化または溶融し金属層と樹脂層との層間がずれる必要がある。

金属層は、２２５℃超の融点を有する金属板または合金板で構成され、好ましくは鋼板、アルミニウム合金板、銅合金板、純チタン板、チタン合金板、またはマグネシウム合金板であることができる。鋼板は、好ましくは２７０〜５９０ＭＰａの引張強度を有し、例えばめっき鋼板、電気めっき鋼板、ぶりき、または缶用鋼板（ＴＦＳ：ティンフリースチール）であることができる。

接着層の一層の厚みは、好ましくは０．００１〜０．２００ｍｍ、より好ましくは０．０５０〜０．１００ｍｍ、さらに好ましくは０．１００〜０．０５０ｍｍである。接着層が上記範囲の厚みを有することにより、樹脂層と金属層とを良好に接着することができる。

外板をヘミング加工して内板とかしめ継ぎ手を形成する場合、外板を曲げた部分（フランジ部分）の内板と外板との密着性が重要である。

外板は、ヘミング加工された後、密着性確保のためにシーラー塗布され得る。かしめ継ぎ手は、プレス曲げ、ローラーヘム等のヘミング加工によって成形されるが、スプリングバックが生じ、密着性が低下し得る。本開示の複合積層板によれば、ヘミング加工により成形されたかしめ継ぎ手の密着性向上が可能になる。

本開示の複合積層板は、ヘミング加工後またはプレス加工後に、熱処理及び冷却処理を経て室温に戻したときに、熱処理前よりも曲げ角度を低減することができる。熱処理前の曲げ角度に対する曲げ角度の低減角度（閉じ角度）は、好ましくは０．５５°以上、より好ましくは２．００°以上、さらに好ましくは２．３０°以上、さらにより好ましくは２．５０°以上、さらにより好ましくは２．６０°以上、さらにより好ましくは５．００°以上、さらにより好ましくは５．１０°以上である。曲げ角度の低減角度の上限は特に限定されないが、例えば２０°または１０°であることができる。

金属層の線膨張係数ηｆに対する樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆが大きいほど、熱処理後の冷却過程での曲げ角度の閉じ角度（変化量）が大きくなり、密着性に優れたかしめ継ぎ手を得ることができ、または容易に負角構造体を得ることができる。

金属層の線膨張係数ηｆに対する樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは、３以上、好ましくは５以上、より好ましくは７以上である。かしめ継ぎ手を成形する場合、比率ηｐ／ηｆが大きいほど、熱処理後の冷却過程での曲げ角度の閉じ角度（変化量）が大きくなり、密着性に優れたかしめ継ぎ手を得ることが可能であり、上記範囲で、工業的に必要なかしめ力を得ることができる。負角構造体を成形する場合も、比率ηｐ／ηｆが大きいほど、熱処理後の冷却過程での曲げ角度の閉じ角度（変化量）が大きくなり、複雑な工程や特別な金型を要せずに、曲げ角度がより小さい負角構造体を容易に得ることができる。曲げ角度がより小さい負角構造体は、断面２次モーメントを得るための効率がより高く、剛性がより優れている。ηｐ／ηｆの上限値は特に限定されるものではないが、例えばηｐ／ηｆを２０以下にしてもよい。

９０°曲げの場合にηｐ／ηｆが３であると、熱処理及び冷却処理により、曲げ角度の閉じ角度（変化量）は０．５５°になる。稜線開き角度の合計が１８０°以上となる部品においては、閉じ角度の合計は１．１°になる。一般に、ヘミング加工により、内板と外板とでかしめ継ぎ手を形成する場合に必要なフランジ長さは２５ｍｍであり、面精度は±０．５ｍｍである。すなわち、面精度が低い場合は０．５ｍｍの隙間が生じ、接合不良が生じ得る。ηｐ／ηｆを３以上にすることによって、フランジ端の隙間を０．５ｍｍ（２５ｍｍ×ｓｉｎ（１．１°）＝０．５ｍｍ）狭めて、隙間を塞ぐことができる。

例えば、樹脂層の材料として好ましいポリアミド６（ＰＡ６）の線膨張係数は、５．９〜１０×１０^−５／℃であり、アセチルセルロースの線膨張係数は、８〜１８×１０^−５／℃であり、ポリブチレンテレフタレートの線膨張係数は、６．０〜９．５×１０^−５／℃であり、ポリアミド６６（ＰＡ６６）の線膨張係数は、８〜１０×１０^−５／℃であり、ポリエチレンテレフタレートの線膨張係数は、６．５×１０^−５／℃であり、ポリフェニレンスルファイドの線膨張係数は、４．９×１０^−５／℃であり、ポリアミドイミドの線膨張係数は、３．１×１０^−５／℃である。例えば、金属層の材料として好ましい鋼板の線膨張係数は、９．０〜１２．８×１０^−６／℃であり、アルミニウム板の線膨張係数は、２３×１０^−６／℃であり、銅板の線膨張係数は、１７．７×１０^−６／℃である。ηｐ／ηｆが所望の比率になるように、金属層及び樹脂層の材料を選択することができる。

複合積層板は、金属板の間に接着剤を介して樹脂を挟み、熱間圧着して、作製され得る。熱間圧着は、例えば、温度を１００〜２００℃に加熱しながら、０．０１〜５．００ＭＰａの圧力で１．０×１０^１〜１．０×１０^５秒間、プレスすることによって行われる。

本開示の複合積層板によれば、プレス加工による曲げ加工後に熱処理及び冷却処理を行って曲げ角度を閉じることができるため、負角成形を容易に行うことができる。負角成形とは、９０°よりも小さい曲げ角度を有する成形部を形成することをいう。通常のプレス工法では負角構造体を成形することはできない。負角構造体を成形するには、多工程化や斜めから金型を移動させるカム工法が必要となるが、コストが高くなる。

本開示の複合積層板を用いて得られる負角構造体は、優れた断面二次モーメント、占有面積（体積）、及び部材剛性の断面効率を両立することができる。

図４に、金属板を用いて従来工法で作製したハット形鋼（Ａ）、本開示の複合積層板を用いてハット形鋼（Ａ）と同じ断面形状のハット形鋼を従来工法で作製し、次いで熱処理及び冷却処理して作製した負角構造体（Ｂ）、及び金属板を用いてフランジ部が負角構造体（Ｂ）と同じ幅を有するようにした通常工法で作製したハット形鋼（Ｃ）の断面形状、断面二次モーメント、占有面積（体積）、及び部材剛性の断面効率の比較を示す。

断面二次モーメントについては、断面積が最も大きいハット形鋼（Ａ）が優れているが、負角構造体（Ｂ）も線長（図芯からの距離）が大きいので良好であり、ハット形鋼（Ｃ）は断面積が小さいので劣っている。

占有面積（体積）については、断面積が最も大きいハット形鋼（Ａ）が劣っており、負角構造体（Ｂ）及びハット形鋼（Ｃ）は優れている。

部材剛性の断面効率については、ハット形鋼（Ａ）及びハット形鋼（Ｃ）は不十分であるが、負角構造体（Ｂ）は優れている。

（実施例１）
それぞれの板厚が０．２ｍｍで線膨張係数ηｆが１１．７×１０^−６／℃の２枚の缶用鋼板（ＴＦＳ）の間に、融点が１６０℃の熱圧着型変性ポリプロピレンを接着剤として介して、０．５４ｍｍの板厚、２２５℃の融点、及び８×１０^−５／℃の線膨張係数ηｐを有するポリアミド６（ＰＡ６）を挟み、１８０℃、１００００ｋｇで、１．０×１０^５秒間、熱間圧着して、板厚が１．１ｍｍの５層の複合積層板を作製した。圧着後の複合積層板の縦横寸法は、４００ｍｍ×６００ｍｍであった。缶用鋼板の線膨張係数ηｆに対するポリアミド６の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは、６．８であった。金属層の合計厚みに対する樹脂層の合計厚みの比率は１．３５であった。

作製した複合積層板について、図５に示す方法にしたがって、曲げ剛性を評価した。図５は、寸法が１．１ｍｍ×３０ｍｍ×２００ｍｍの複合積層板１００を、１００ｍｍ間隔で配置したＲ５．０ｍｍの支持点の上に配置し、中央部を、Ｒ５．０ｍｍのパンチで押し込んで曲げ成形したときの曲げ剛性を測定する方法を表す。アルミニウム板及び缶用鋼板（ＴＦＳ）についても、同様に曲げ剛性を評価した。

図２２に示すように、実施例１で作製した複合積層板は、０．５０ｍｍ厚の缶用鋼板（ＴＦＳ）と同等の質量で０．５０ｍｍ厚の缶用鋼板の曲げ剛性よりも大幅に高い曲げ剛性が得られた。この曲げ剛性は、１．３ｍｍ厚のアルミニウム板と同等であった。このように、実施例１で作製した複合積層板は、軽量且つ高い曲げ剛性を示した。

（実施例２）
それぞれの板厚が０．２ｍｍで線膨張係数ηｆが１１．７×１０^−６／℃の２枚のブリキ板の間に、融点が１６０℃の熱圧着型変性ポリプロピレンを接着剤として介して、０．５４ｍｍの板厚、２２５℃の融点及び８×１０^−５／℃の線膨張係数ηｆを有するポリアミド６（ＰＡ６）を挟み、１８０℃、１００００ｋｇで、１．０×１０^５秒間、熱間圧着して、板厚が１．１ｍｍの５層の複合積層板を作製した。圧着後の複合積層板の縦横寸法は、４００ｍｍ×６００ｍｍであった。ブリキ板の線膨張係数ηｆに対するポリアミド６の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは、６．８であった。

内板無しで、内Ｒ曲げ半径が１．０ｍｍのヘミング加工を、図９に示すプレス曲げで行い、図６に示すヘミング加工された複合積層板を得た。図９に示すように、プレス曲げでは、全２工程で１８０度曲げを完了した。次いで、乾燥炉に入れて、大気中で、１７０℃まで０．１℃／秒で加熱し、１７０℃で２０分間の熱処理を行い、その後室温まで空冷した。熱処理及び冷却処理を行うことよって、複合積層板は、ヘミング加工部の曲げ角度が閉じる方向に変形した。

（実施例３）
図１０に示すローラーヘムでヘミング加工を行ったこと以外は、実施例２と同じ条件で複合積層板を作製し、内Ｒ曲げ半径が１．０ｍｍのヘミング加工を行い、図７に示すヘミング加工された複合積層板を得た。図１０に示すように、ローラーヘムでは、全４工程で１８０度曲げを完了した。次いで、実施例２と同様に熱処理及び冷却処理を行った。

図１１に、１７０℃で２０分間の熱処理及び室温への冷却処理後の、実施例３の複合積層板を側面から見た外観写真を示す。熱処理及び冷却処理を行うことよって、複合積層板は、ヘミング加工部の曲げ角度が閉じる方向に変形した。

（実施例４）
１７０℃で５分間の熱処理を行い、その後室温まで空冷したこと以外は、実施例３と同じ条件で複合積層板を作製し、ヘミング加工を行い、熱処理及び冷却処理を行い、図１３に示すヘミング加工された複合積層板を得た。熱処理及び冷却処理を行うことよって、複合積層板は、ヘミング加工部の曲げ角度が閉じる方向に変形した。

（実施例５）
１４０℃まで加熱した後、温度を保持せずに室温に空冷したこと以外は、実施例３と同じ条件で複合積層板を作製し、ヘミング加工を行い、熱処理及び冷却処理を行い、図１２に示すヘミング加工された複合積層板を得た。熱処理及び冷却処理を行うことよって、複合積層板は、ヘミング加工部の曲げ角度が閉じる方向に変形した。

（実施例６）
接着剤として、融点が１７０℃の熱圧着型変性ポリプロピレンを用いたこと以外は、実施例２と同じ条件で複合積層板を作製し、内Ｒ曲げ半径が１．０ｍｍのヘミング加工を行い、複合積層板を得た。次いで、実施例２と同じ条件で熱処理及び冷却処理を行った。

（比較例１）
０．２ｍｍ厚のブリキ板について、実施例２と同じ条件でヘミング加工を行い、図８に示すヘミング加工された金属板を得た。

表１に、実施例２〜６の複合積層板及び比較例１の金属板の、熱処理前を基準にして、熱処理及び冷却処理を経た後に曲げ角度が閉じた角度（変化量）を示す。

比較例１の鋼板の曲げ角度は、熱処理及び冷却処理の前と後でほぼ一定であったが、実施例２〜６の複合積層板は、熱処理及び冷却処理により、曲げ角度が熱処理前よりも大幅に小さくなった。

（シミュレーション解析）
熱処理及び室温冷却処理で、曲げ角度が閉じる方向に変化することを、熱処理過程で接着剤が溶融し且つ冷却過程で金属層と樹脂層との間で再接着が行われると仮定して、シミュレーション解析を行った。

図１４に解析モデルを示す。０．７ｍｍ厚の樹脂層を０．２ｍｍ厚（合計０．４ｍｍ厚）の鋼板層で挟んだ長さ２０ｍｍの複合積層板を、曲げ角度が９０°で内側曲げ半径Ｒが１ｍｍのコーナーでつないだモデルを作成した。作成したモデルにおいて、接着剤は溶融せずに鋼板層及び樹脂層の接合を保ち、鋼板層と樹脂層とは共有接点を有する。このモデルについて、１８０℃から２５℃に冷却する際の熱収縮歪みを計算した。鋼板層及び樹脂層の物性値を表２に示す。

図１５及び図１６に、シミュレーション結果を示す。図１５に示すように、１８０℃から２５℃に冷却することで、曲げ角度は１．６°減少した。図１６の結果から、冷却する際に、曲げ角度は、ほぼ線形に減少することが分かる。

曲げ内側と曲げ外側に分けて、冷却過程で曲げ角度が減少することについて、さらに解析を行った。図１７に、曲げ内側の解析モデルを示し、図１８に、曲げ外側の解析モデルを示す。

図１７及び図１８は、０．７ｍｍ厚の樹脂層を０．２ｍｍ厚の鋼板層で挟んだ長さ４ｍｍの複合積層板を曲げ角度が９０°で内側曲げ半径Ｒが１ｍｍのコーナーでつないだものを、樹脂層の厚み方向の中心位置で、鋼板層及び樹脂層の接合面に平行にきった場合のモデルである。すなわち、図１７及び図１８のそれぞれにおいて、樹脂層の厚みは０．３５ｍｍである。

図１７のモデルについて、熱収縮の解析を行った結果を図１９に示す。図１８のモデルについて、熱収縮の解析を行った結果を図２０に示す。図１９及び図２０の変位量を表すコンター図から、曲げ内側の曲げ角度は冷却処理で大きくなり、曲げ外側の曲げ角度は冷却処理で小さくなることが分かる。

図１９及び図２０の解析結果から、鋼板を曲げ外に配置した場合、せん断応力の最大値は２１７ＭＰａであり、鋼板を曲げ内に配置した場合、せん断応力の最大値は１６１ＭＰａであることが分かった。

以上の結果より、鋼板を曲げ外に配置した方が、鋼板を曲げ内に配置するよりも、角閉じ方向の変位量と層間のせん断応力は大きいことが分かる。鋼板を曲げ外に配置した方が、鋼板を曲げ内に配置するよりも、鋼板層と樹脂層との間の境界面積が大きい。境界面積が大きい方がせん断応力は大きくなり、曲げ角度の曲げ方向を支配するため、複合積層板の曲げ角度は、冷却に伴い小さくなると考えられる。

鋼板層の線膨張係数ηｆを１１．７×１０^−６（／℃）に固定して、表３及び図２１に示すように、樹脂層の線膨張係数ηｐを変更して、線膨張係数比率ηｐ／ηｆを１〜１１の範囲で変更して、線膨張係数比率ηｐ／ηｆに対する曲げ内Ｒの閉じ角度を調べた。

金属層の線膨張係数ηｆに対する樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆが大きいほど、熱処理後の冷却過程での曲げ角度の閉じ角度（変化量）が大きくなり、密着性に優れたかしめ継ぎ手を得ることができ、負角成形体を容易に得ることができる。ηｐ／ηｆが３以上で、熱処理及び冷却処理による曲げ角度の閉じ角度（変化量）は０．５５°以上になる。

１００ 複合積層板
１０ 金属層
２０ 樹脂層
３０ 接着層
４０ 内板

Claims (3)

1. 接着層を介して樹脂層を金属層で挟んだ構造を含み、
   前記接着層は、１００℃以上２２５℃未満の融点を有し、
   前記樹脂層は、前記接着層の融点よりも高い融点を有し、
   前記金属層の線膨張係数ηｆに対する前記樹脂層の線膨張係数ηｐの比率ηｐ／ηｆは３以上であり、
   全体の板厚が０．８ｍｍ以上である、
   複合積層板。
2. 前記金属層の合計厚みに対する前記樹脂層の合計厚みの比率が１．００より大きい、請求項１に記載の複合積層板。
3. 金属層／接着層／樹脂層／接着層／金属層の５層構造を有する、請求項１または２に記載の複合積層板。